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1、论基于虚拟仪器的机械工程测试系统开发的论文 摘要:随着机械产品的机电一体化和生产过程自动化程度的不断提高,机械工程测试系统越来越复杂,它已成为整个机械设备研制、开发、应用和教学过程中不可或缺的组成部分。 关键词:机械参数;测试系统;虚拟仪器 1机械工程测试系统概述 机械工程测试系统的基本任务是从测试对象获取反映其变化规律的动态信息,一个功能完善的机械工程测试系统由传感器、信号转换装置、信号分析处理装置和显示与记录等功能模块组成,无疑,讨论和设计机械工程测试系统及其构成要素,是十分
2、有意义的。 测试系统的第一个环节是信号的传感,即是将被测量的量或被观察的量通过一个被测量传感器或敏感元件转换成一个电的、液压的、气动的或其他形式的物理量,被测的或被观察的量与被转换的输出量之间根据可利用的物理定律应该具有一种明确的关系。传感器就是用来完成这种转换的装置。 第二个环节为信号的转换和调理。被测物理量经传感环节被转换为电阻、电容、电感或者电压、电流、电荷等电参量的变化,由于在测试过程中不可避免地遭受各种内、外干扰因素的影响,且为了用被测信号驱动显示、记录和控制等仪器或进一步将信号输
3、入计算机进行数据处理。因此经传感后的信号尚需进过调理、放大、滤波、运算分析等一系列加工处理,以抑制干扰噪声、提高信噪比,便于进一步传输和后续环节中的处理。 第三个环节是是对这些信号进行分析处理以及显示记录,包括信号的时域分析、频域分析、相关分析等。.cOm原始波形显示、处理后波形显示等。从而还可以分析出机械运转的工况等。 2虚拟仪器技术在机械工程测试系统中的应用现状 科学技术的日益发展,对现在的机械工程测试系统影响很大,特别是相对于传统的测试系统来讲。以前要用特定的仪器对信号进行
4、分析,但是利用虚拟仪器组建的机械工程测试系统却不用专用的仪器,而是利用计算机作为连接虚拟仪器软硬件的平台,信号源通过调理后数据采集卡就可以获取数据进行分析处理。现代计算机技术对机械工程测试技术和仪器的发展产生了革命性的影响。 测试系统的发展经历了模拟测试仪器、计算机测试系统及虚拟仪器三个阶段。现代机械工程测试技术以计算机为中心,计算机的发展必然促进测试技术和仪器的发展。在此背景下,虚拟仪器的产生也就水到渠成。 在虚拟仪器中,软件是虚拟仗器系统的关键,目前国内外这种软件主要有美国dsp公司的d
5、adisp软件,以实验后数据处理分析和表示见长美国ni公司的系列虚拟仪器开发平台(labvies/s采样率; (2)2路模拟输出,16位精度,2.8ms/s输出速度; (3)24路数字i/o,2路定时计数器。 3.4流量测试系统 本测试系统是以液压试验平台为测试平台而进行的一系列机械量测量测试,以此液压实验台做流量信号源,以液压实验台的对于液压系统来说,最重要的两个参数就是流量和压力,两个参数要求精度高,稳定性好,易于调节。在多功能液压测试试验台中,流量调节控制涉及到电机、变量泵、流量调
6、节阀、排量反馈传感器、电控模块、流量传感器、计算机、管路等多个环节,影响流量的有负载、压力、温度、泄漏等因素。在液压测试中,要得到准确的流量参数、必须对流量调节各环节进行分析计算,确定各环节对流量的影响。并采取措施改善流量调节的精确性和稳定性。以提高流量控制精度。 根据本液压系统实验台,流量传感器要求流量变化范围:0.6-6m3/h,精度要求:1级。 通过信号调理后的信号可以与数据采集卡设备相连,通常情况下数据采集设备是一个数据采集卡,与计算机的连接可以采用多种方式。ni的数据采集设备支持的
7、总线类型包括pci、pciexpress、pxi、pcmcia、usb、pactflash、ether以及火线等各种总线。本文选用pxi总线的pxl-6251多功能数据采集卡。利用labviex软件,选择物理通道和任务输入通道进行流量信号采集。 3.5温度测试系统 温度是机械工业生产和科学研究实验中的一个非常重要的参数,许多系统的工作都是在一定的温度范围内进行的,需要测量温度和控制温度的场合及其广泛。目前的温度测量控制系统常采用单片机控制,该技术应用十分广泛,但其编程复杂,控制不稳定,系统
8、的精度不高。而利用虚拟仪器开发和设计的温度测量系统,采用普通pc机为主机,利用图形化可视软件labvie公司的daq(dataacqulsition)卡及其驱动程序设计这一模块,充分利用集成的功能全面的daq函数库和子vi,设计可以实现对数据采集的控制,包括触发控制、通道控制等的数据采集模块。 4机械测试系统总体设计思路 在对传统的机械工程测试系统测试过程及传统的测试仪器和现有的虚拟测试系统进行对比研究后,本文的系统总体的结构为: (1)本文设计开发的机械工程测试系统采用模块化结构
